議山西濕陷性黃土地基處理技術(shù)與方法選擇

張 曉 青

(山西省太原市小店區(qū)建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030032)

議山西濕陷性黃土地基處理技術(shù)與方法選擇

張 曉 青

(山西省太原市小店區(qū)建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030032)

依據(jù)山西地區(qū)的情況，對地基處理在濕陷性黃土地區(qū)的重要作用進(jìn)行了論述，細(xì)致總結(jié)了山西省經(jīng)常會(huì)用到的一些地基處理方法，如擠密法、墊層法、強(qiáng)夯法等，并指出當(dāng)?shù)鼗l(fā)生濕陷事故之后及時(shí)采取結(jié)構(gòu)及防水措施非常關(guān)鍵，能夠有效使得建筑物在沉降過程中保持均勻。

濕陷性黃土，地基處理，墊層法，強(qiáng)夯法

我國的西北華北地區(qū)多黃土及黃土狀土，總面積約為63.5萬km2。當(dāng)受到相當(dāng)壓力的黃土被水浸濕以后，在極短的時(shí)間內(nèi)，它的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，會(huì)出現(xiàn)明顯地下沉現(xiàn)象，黃土所特有的這一性質(zhì)稱之為濕陷性，我國大約有60%的黃土面積是濕陷性黃土。按照工程地質(zhì)特征對濕陷性黃土進(jìn)行分區(qū)，可將全國劃分成七個(gè)區(qū)域，山西省只是這中間的一個(gè)區(qū)域。

1 山西濕陷性黃土概述及其分布

在山西省，黃土地區(qū)多為干燥氣候，其土壤中的水分會(huì)漸漸揮發(fā)，這就使得土壤中形成了大量大小不等的孔隙，土壤變得松散，這時(shí)，當(dāng)土壤遇水之后，土壤粒子會(huì)發(fā)生游移補(bǔ)充原有孔隙，濕陷現(xiàn)象由此產(chǎn)生。濕陷性黃土將致使建筑物發(fā)生倒塌、沉陷及傾斜。所以，為了避免出現(xiàn)此類嚴(yán)重后果，大部分的北方地區(qū)，會(huì)在施工時(shí)重點(diǎn)處理好濕陷性黃土地基?，F(xiàn)階段，在工程建筑時(shí)多采用擠密法、強(qiáng)夯法以及預(yù)浸水法等措施來處理地基，效果明顯。

山西省的黃土地區(qū)重點(diǎn)分布在：1)稍稍發(fā)生濕陷的黃土區(qū)：主要是山與山之間的小盆地及中部盆地；2)中度發(fā)生濕陷的黃土區(qū)：重點(diǎn)集中于呂梁山西側(cè)的黃土高原區(qū)、大同盆地、太原盆地的丘陵地帶,這個(gè)區(qū)域內(nèi)的黃土面積約占到整個(gè)省黃土面積的70%；3)重度濕陷性黃土區(qū)：重點(diǎn)是運(yùn)城盆地的萬榮、臨猗等部分地區(qū)，所占區(qū)域很??；4)自重濕陷性黃土區(qū)：該類型區(qū)域規(guī)模不大，且分布零散，重點(diǎn)包括4個(gè)條帶，即臨汾市東部浮山一帶, 長治、壺關(guān)、潞城一帶等。

2 濕陷性黃土的工程特性

1)濕陷性黃土的顆粒組成。當(dāng)氣候比較干旱的時(shí)候或者半干旱的狀況下，會(huì)造成黃土大量堆積，在形成黃土的最開始，土中的水分會(huì)逐漸散失，土壤孔隙所特有的毛細(xì)作用會(huì)促使水分不斷地向更粗顆粒的連接點(diǎn)上匯聚。細(xì)粉粒一般會(huì)附著于較大顆粒上，尤其是經(jīng)常匯聚于較大顆粒的連接點(diǎn)上，它們同膠體物質(zhì)共同作為材料發(fā)揮填充作用。粗粉粒和砂粒是黃土的重要組成成分，在自然界中，上面所說的膠體物質(zhì)在凝聚結(jié)晶作用下凝固，所以濕陷性黃土的強(qiáng)度很大，當(dāng)遇到水時(shí)，各種膠結(jié)物會(huì)由于水的作用而漸漸軟化，因此，土的強(qiáng)度在很短時(shí)間內(nèi)變?nèi)酰愠霈F(xiàn)了濕陷。粉土顆粒是濕陷性黃土的主要成分，大概占據(jù)黃土總重量的50%，最高不超過70%。在粉土顆粒中多是0.05 mm～0.01 mm的粗粉粒，占到總重量的40.60%，大于0.1 mm的細(xì)砂顆粒在總重量中占到小于5%，小于0.005的粘土顆粒在總量中占14%左右，在黃土中的中砂顆粒往往大于0.25 mm。

2)濕陷性黃土的濕度和密度。當(dāng)在壓力狀態(tài)下，濕陷性黃土遇到水之后會(huì)出現(xiàn)明顯地沉降，上面所說的在水的作用下，顆粒連接點(diǎn)處的膠結(jié)物質(zhì)會(huì)被軟化就是其中一個(gè)原因，另外，當(dāng)土沒有被壓實(shí)壓密的時(shí)候，在干旱狀態(tài)下，不管是坡積形成的黃土層還是洪積或風(fēng)積形成的黃土層都會(huì)受到蒸發(fā)作用的嚴(yán)重影響，其影響深度是大氣降水無法彌補(bǔ)的，在此過程中，在多數(shù)情況下，無法兼具適宜濕度及充分壓力這兩種條件，使得土層無法壓實(shí)壓密。在離地表2 m～3 m的土層，由于有降水影響，往往會(huì)濕度適宜，不過，這個(gè)層面的土沒有足夠的上覆土重，沒有辦法將土壓實(shí)，所以，大孔隙率、濕度較低的濕陷性黃土便形成了。

3 濕陷性黃土地區(qū)地基處理方法探討

1)強(qiáng)夯法。在現(xiàn)實(shí)中，尤其是農(nóng)村里，當(dāng)蓋房子的時(shí)候，往往用打夯機(jī)對地基進(jìn)行夯實(shí)，這樣可以使地基的密度及硬度提升，能夠降低或者杜絕濕陷性黃土對建筑的嚴(yán)重影響。這就是所謂的強(qiáng)夯法，它會(huì)用比大型土木工程小很多的“夯頭”。強(qiáng)夯法所依據(jù)的原理是：平整好濕陷性黃土的地基后，將夯機(jī)的重錘高高提起，之后松開齒鏈，利用重力原理使夯頭落下，對濕陷性黃土產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，這樣能夠讓內(nèi)部的土壤粒子壓實(shí)壓密。在土木工程中，夯機(jī)的重錘最高可以達(dá)到12 t，可以將其提高到大約40 m的高度，重錘下落的巨大沖擊力足以將黃土地基夯打成像磐石一樣堅(jiān)硬，這種方式對降低黃土地基的濕陷性以及可壓縮性能夠起到很好的效果，且操作簡單，耗時(shí)短，效率高，且效果極好。但是，當(dāng)?shù)鼗穸然蛘叩鼗幍奈恢迷诘叵滤灰韵?2 m多的時(shí)候，強(qiáng)夯法便不能再發(fā)揮應(yīng)有的效果，換句話說，強(qiáng)夯法不適用于這個(gè)地下范圍。另外，當(dāng)借助強(qiáng)夯法工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的噪聲，如果工地離居民區(qū)比較近的時(shí)候，便不合適了。

2)墊層法。在處理濕陷性黃土地基時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到墊層法。簡單來講，墊層法的工作原理其實(shí)是“偷梁換柱”，即借助挖土機(jī)將地基處理帶內(nèi)的黃土清除，形成一個(gè)地基坑，之后從別處運(yùn)來一些濕陷性較低或非濕陷性的土壤回填到地基坑中，填平之后再進(jìn)行其他的相關(guān)步驟，如夯實(shí)等。灰土或素土是工程中進(jìn)行回填時(shí)的首選土壤，灰土和素土都含有相當(dāng)成分的紅土，也就是俗話說的膠泥，膠泥的流動(dòng)性很小，可壓縮性也不大，作為地基土很合適。

3)預(yù)浸水法。單看預(yù)浸水法的名稱，大體就能夠明白此法的含義，即當(dāng)在處理地基時(shí)，在濕陷性黃土地基上浸入很多的水，使黃土的含水量達(dá)到最大，讓黃土內(nèi)部自行濕陷，以便將地基壓實(shí)。在我國，此種方法應(yīng)用得比較早，20世紀(jì)60年代，在不同建筑工地中便得到了廣泛推廣。在現(xiàn)代土建中，此種處理方法較適用于自重濕陷性黃土地基，依據(jù)工程需要，它可徹底消除地面下超過6 m的濕陷性黃土層，擁有很好的施工效果，且操作簡單。

4)擠密法。擠密法所借助的是爆破、沉管或沖擊技術(shù)，在地面表面打孔，將處理過的混合土或者素土通過孔洞回填進(jìn)去，且按照不同層級壓實(shí)振搗，形成土樁，為的是讓其與周圍黃土形成混合地基，使地基的穩(wěn)定性及承載力大大提升，確保建筑物的地基不會(huì)出現(xiàn)大幅沉降。此處理方法適用于地下水位以上5 m～15 m的范圍。在施工過程中，一定要注意土樁的施工質(zhì)量，要讓孔位按照菱形進(jìn)行分部，這樣能夠最大程度地增加它的承重力，并且土樁的頂部最好設(shè)置0.5 m厚的素土或者灰土墊層。

5)樁基礎(chǔ)法。樁基礎(chǔ)法其實(shí)打的是擦邊球，之所以這樣說，是因?yàn)榇朔N方法的出發(fā)點(diǎn)不是為了消除地基的濕陷性，而是想借助地基帶表面的水泥樁來降低和傳遞建筑物的重量。這種情況下，建筑物可以忽略地基的濕陷性，但是基樁不能忽視這一點(diǎn)，歸根結(jié)底黃土的濕陷性會(huì)作用于基樁，會(huì)影響它們的穩(wěn)固性。在實(shí)際施工中，要先弄清楚地基帶的黃土濕陷類型，是非自重性濕陷還是自重性濕陷，地基黃土的密度以及厚度，地下水位、持力層土的最大承載力以及化學(xué)物理性質(zhì)等，根據(jù)以上因素來確定打樁的方法以及選擇哪種地基的預(yù)處理方法。此種方法適用于離河流比較近的濕陷性黃土帶或整體地基有可能被水完全浸濕的狀況。但是，樁位常常是用水泥及鋼材澆筑的，所以運(yùn)行起來成本會(huì)較高。

[1] 王小軍,王文笛,李 明，等.Ⅳ級自重濕陷性黃土區(qū)客運(yùn)專線鐵路路堤處理地基的現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué),2013(S2):318-324，362.

[2] 吳美君.強(qiáng)夯法加固濕陷性地基關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中外公路,2014(2):72-74.

[3] 王長洪,黨冬玲.西平鐵路濕陷性黃土場地灰土擠密樁復(fù)合地基試驗(yàn)研究[J].甘肅科技,2012(21):118-121，31.

[4] 黃雪峰,張廣平,姚志華,等.大厚度自重濕陷性黃土濕陷變形特性水分入滲規(guī)律及地基處理方法研究[J].巖土力學(xué),2011(S2):100-108.

On treatment technique and methodical options for collapsible loess foundation in Shanxi

ZHANG Xiao-qing

(Xiaodian District Architectural and Engineering Quality Inspection Station of Taiyuan in Shanxi, Taiyuan 030032, China)

Referring to the situations in Shanxi, the paper indicates the important role of the foundation treatment at collapsible loess areas, sums up some common foundation treatments in Shanxi, including compaction method, cushion replacement, and dynamic method, points out the timely adoption of structural and waterproof measures in the collapses is the key to maintain the evenness of the buildings in the settlement process.

collapsible loess, foundation treatment, cushion replacement method, dynamic method

1009-6825(2014)31-0083-02

2014-08-23

張曉青(1981- )，男，工程師

TU444

A